隨著現(xiàn)代工業(yè)和交通運輸業(yè)的快速發(fā)展,日常生活的環(huán)境中噪聲污染問題已變得日益突出,已成為國家國防、經(jīng)濟和社會發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵問題。多孔吸聲材料作為吸聲降噪最為有效的材料之一,但對于低頻噪聲和復(fù)雜的噪聲環(huán)境顯得其吸收能力不足。因此,克服傳統(tǒng)多孔吸聲材料的這些功能缺陷,改善其低頻吸聲性能對噪聲污染控制具有重要的研究意義和工程價值。本文以磁性聚氨酯泡沫為研究對象,以改善其低頻吸聲性能為主要研究目的,探討其微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)和宏觀特征參數(shù)與吸聲性能之間的關(guān)系,進行了一系列的實驗和理論分析。本文主要的研究工作如下:1.闡述了噪聲污染的危害,以及目前主要的噪聲控制手段,指出傳統(tǒng)材料在吸聲降噪領(lǐng)域中應(yīng)用的功能缺陷,綜述了智能磁性吸聲降噪材料的研究現(xiàn)狀,明確了研究智能磁性吸聲降噪材料的應(yīng)用前景和迫切需求,并提出了本文主要的研究工作。2.針對多孔吸聲材料低頻吸聲性能較差的問題,本文通過搭建磁場發(fā)生裝置,采用一步全水發(fā)泡法制備各向同性/異性的磁性聚氨酯泡沫,測試其在64-1600Hz的吸聲性能。結(jié)果表明,異氰酸酯比例的增加在一定程度上能夠改善材料的吸聲性能,且加入羰基鐵粉可顯著提高其在64-500Hz的吸聲性能,其中當加100:70的聚醚多元醇與異氰酸酯和5wt%羥基鐵粉時,其低頻吸聲性能最佳,平均吸聲系數(shù)能夠達到0.201。各向同性泡沫的平均吸聲系數(shù)會隨著羰基鐵粉質(zhì)量分數(shù)的增加先增加后減小,但均好于聚氨酯泡沫,當加入15wt%的羰基鐵粉時,在64-500Hz的平均吸聲系數(shù)能夠達到0.221,較聚氨酯泡沫提升了64.9%。各向異性泡沫的吸聲性能會隨著磁場強度的增加而變得越來越差,甚至其低頻段的吸聲性能比聚氨酯泡沫還要差。因此,磁性聚氨酯泡沫其吸聲性能為各向同性的最好,各向異性的最差。3.為探究微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與吸聲性能之間的關(guān)系,本文采用電子掃描顯微鏡對泡沫材料的微觀結(jié)構(gòu)進行觀察,建立了代表性單元幾何模型,并使用Image Pro Plus對微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明,孔腔直徑為700-900um,孔直徑為200-255um時,磁性聚氨酯泡沫會具有較好的吸聲性能。64-500Hz低頻吸聲性能會隨著骨架厚度和網(wǎng)狀率的增加而改善,但全頻段的平均吸聲系數(shù)會隨著骨架長度和縫隙寬度的增加而變差。4.為研究磁性聚氨酯泡沫的宏觀特征參數(shù)對其吸聲性能的影響,本文通過建立基于特征參數(shù)的吸聲模型,對磁性聚氨酯泡沫的吸聲機理進行描述,并采用最小二乘法對特征參數(shù)值進行辨識。結(jié)果表明,流阻率增加和黏性特征長度減小可以改善材料的低頻吸聲性能。異氰酸酯比例的增大會提高孔隙率以及減小黏性特征長度;羰基鐵粉可提高流阻率和孔隙率,但流阻率會隨著羰基鐵粉質(zhì)量分數(shù)增加而降低;磁場強度增加會降低其流阻率、孔隙率,增大熱性特征長度。因此,增加異氰酸酯比例和加入適量的羰基鐵粉可以提高磁性聚氨酯泡沫的低頻吸聲性能。5.為驗證宏觀特征參數(shù)辨識值的有效性,本文通過搭建流阻率和孔隙率實驗測量裝置,對磁性聚氨酯泡沫的流阻率和孔隙率分別進行測量,測量結(jié)果與辨識結(jié)果相比,其變化趨勢具有很好的一致性,同時兩者之間的相對誤差均在±20%以內(nèi),因此本文提出的特征參數(shù)辨識方法是可行的。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ328.2;TB53
【部分圖文】：

其他更為重要的用途，不得不讓其工作，這就會附加產(chǎn)生振動，那么為了達到預(yù)期的噪聲控制效果，只能通過合理的有效手段減弱噪聲振動形式。目前，最常用的一種噪聲控制的手段就是安裝消聲器。（2）削弱或者控制噪聲傳播。噪聲振動源產(chǎn)生了噪聲，通過振動的形式傳遞至人耳，振動需要傳播介質(zhì)來傳遞，但切斷傳播途徑是不現(xiàn)實的，因此就需要增大噪聲傳播的阻力，以此削弱噪聲，減少振動能量的傳遞。像交通軌道兩側(cè)的隔聲屏障，以及城市里種植的綠化帶等，均可在傳播途徑中對噪聲進行削弱。目前，常常采用一些吸聲結(jié)構(gòu)、吸聲材料、隔聲材料等對噪聲進行吸收耗散，以此達到削弱噪聲的目的。（3）對接受者進行保護。在上述兩種手段都無法獲得理想的吸聲降噪效果時，則可以對接受者采取一定的保護措施，將其與噪聲隔離，常采用耳塞、耳罩、隔音頭盔等隔音裝置。

(a) 纖維類 (b) 泡沫類圖 1.2 吸聲材料電鏡圖1.2.2 磁性吸聲材料研究現(xiàn)狀上述的這些傳統(tǒng)吸聲材料，一般在中高頻都會表現(xiàn)出其良好的吸聲減振效果，同時其有效的吸聲頻帶也較寬，因此在吸聲、降噪、減振等領(lǐng)域扮演著重要的角色。但是對于嚴重危害人體健康、機械設(shè)備壽命的低頻噪聲，傳統(tǒng)的吸聲材料的吸收能力就顯得不是很理想, 且無法通過調(diào)整自身參數(shù)以滿足多種應(yīng)用場合的功能需求[6-8]。因此，為了彌補傳統(tǒng)吸聲材料在功能方面的這些缺陷，并對其低頻段噪聲的吸聲性能和全頻段的自適應(yīng)性能進行改善，那么對于噪聲的污染控制就會具有重要的研究意義和工程價值。近年來，一些學者受磁流變技術(shù)的啟發(fā)，將磁性顆�；旌系礁叻肿泳酆衔镏校苽涑隽艘环N新型智能吸聲材料——磁性吸聲材料，其主要的目的是提高傳統(tǒng)吸聲降噪材料的吸聲性能，特別是其低頻段的吸聲性能亟待進行改善。磁性吸聲材料是

要由吸聲系數(shù)、隔聲系數(shù)、降噪系數(shù)等聲學參數(shù)來進行衡量標能夠直觀、快速的反映吸聲材料的吸聲降噪效果。材料的聲材料吸收削減的能量與噪聲振動形式的總能量的百分比，數(shù)的取值范圍在 0 到 1 之間，其數(shù)值越大反應(yīng)所評價的吸聲，因此在科學研究中經(jīng)常采用吸聲系數(shù)作為材料吸聲性能的的角度，吸聲材料的吸聲系數(shù)α 可表示為[14]：iirtiaEEEEEE ( +)α ==吸聲材料的吸聲系數(shù)；iE 為噪聲振動形式傳遞至吸聲材料表面能；aE 為被吸聲材料削減耗散（即被吸收）的那部分聲能面反射回入射方向（即被反射）的那部分聲能；tE 為入射總的那部分透射聲能。吸聲系數(shù)α 可在 0 到 1 之間進行變化，全無法對噪音進行吸聲降噪；如果 α =1，則表明這種材料吸
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王永華;張成春;王晶;石磊;張雪鵬;任露泉;;仿生多孔材料吸聲性能[J];吉林大學學報(工學版);2012年06期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 王永華;多級仿生耦合材料吸聲性能及機理研究[D];吉林大學;2014年

本文編號：2865312